3D游戏编程大师技巧（上下册）

出版时间：2012-7  出版社：人民邮电出版社  作者：拉莫斯  页数：1086  
Tag标签：无  

前言

游戏编程原理和实践很久以前，我编写了一本有关游戏编程的图书《Windows游戏编程大师技巧》，终于实现了夙愿——为读者编写一本介绍如何制作游戏的图书。多年后，我在游戏编程方面的经验更加丰富，思想也更睿智，同时学会了更多游戏编程的技巧。读者即使没有阅读过《Windows游戏编程大师技巧》，也能读懂本书；但需要提醒您的是，本书的内容更深，重点为3D游戏编程，要求读者具备众多的背景知识。本书将续写和弥补《Windows游戏编程大师技巧》没有涉及的内容，进一步探讨3D游戏编程的概念，在时间和篇幅允许的情况下，尽可能地涵盖3D游戏编程的每个重要主题。当然，我不会假设读者是位大师级程序员且已经知道如何制作游戏。本书是为游戏编程新手编写的，针对的读者群是中高级程序员。如果读者不熟悉C/C++编程，势必会在阅读本书的过程中深感迷惘。市面上有很多优秀的C/C++图书，建议读者参考Stephen Prata或Robert Lafore的著作。在笔者看来，他们是世界上最棒的C/C++图书作者。当前是有史以来游戏行业最美好的时代。现在的技术足以让您创建出栩栩如生的游戏！想象一下即将出现的技术，PlayStation 2、Xbox和GameCube都很酷。然而，这些技术掌握起来并不容易，您必须付出艰苦的努力。当前，游戏编程的难度更高了，为制作游戏必须掌握更多的技能。然而，如果您正阅读这段文字，表明您乐于迎接挑战。算您找对了地方，阅读本书后，您将能够使用自己编写的软件光栅化模块，制作出支持纹理映射和光照效果的3D PC视频游戏。另外，您还将理解3D图形学的基本原理，更深入地认识与运用当前和未来的3D硬件。内容简介本书的内容极其丰富，涵盖了创建基于Windows 9x/2000的PC游戏所需的全部知识，其中包括以下主题：《Windows游戏编程大师技巧》中开发的引擎；Win32编程和DirectX基础知识；包括四元数在内的高等数学知识；2D/3D图形学和算法；3D投影和相机操控；线框和实心模式渲染；光照和纹理映射；高级可见性算法；3D动画技术。读者可能会问，本书介绍如何使用3D硬件还是使用代码实现3D软件光栅化模块？答案是后者。只有懦弱的人才依赖于3D硬件，真正的游戏程序员能够从头开始编写3D引擎，对这样的工作充满激情，同时知道如何使用3D硬件。本书将介绍真正的3D游戏编程，具备这些知识后，读者将能够在两三周内学会使用任何3D API。在作者看来，如果您知道如何编写纹理映射函数和观察系统，使用硬件时将更为得心应手。另外，您不能假设每台计算机都配置了优秀的3D硬件，这样的时代还没有到来；只因为计算机没有3D硬件就将其排除在目标市场之外是非常糟糕的，尤其是在您没有数百万的资金，又想进入游戏市场时。在这种情况下，您将从非3D加速的软件市场着手。最后，读者肯定对“Windows-DirectX”有些担心。只要方法得当，Windows编程实际上非常简单、有趣，DOS32编程中的很多问题都不再会出现。不要将Windows编程视为障碍——它让我们能够将更多的时间花在游戏代码而不是诸如GUI、I/O和图形驱动程序等细节上。如果想为市面上所有的2D/3D加速硬件编写图形驱动器，就是日夜不停地干也干不完，况且还有声卡、游戏杆等硬件呢。读者必须具备的知识本书假定读者有很强的编程技能。如果您不懂如何编写C语言代码，不知道怎样使用编译器，将会在阅读本书时感到相当迷惘。本书还使用了一些C++代码，这可能会让C语言程序员感到有些担心。不过也不用怕，我在做任何怪异的事情前将提醒读者。如果您需要C++程序设计的速成课程，可参阅附录D。基本上，本书只有有关DirectX的范例偶尔使用了C++。然而，我还是决定在本书中稍微多用些C++，因为在游戏编程中，很多东西都是面向对象的，如果将它们设计成C语言风格的结构，简直是悖理逆天。总之，如果您能够使用C语言进行编程，那很好；如果能够使用C/C++进行编程，阅读本书将完全不成问题。众所周知，计算机程序是由逻辑和数学计算组成的。3D视频游戏的重点在数学运算，数学在3D图形学中几乎无处不在。幸运的是，读者只需具备一些基本的代数和几何学知识即可；本书还将介绍有关向量和矩阵的知识。读者只要知道加、减、乘、除，就可以理解90％以上的内容，虽然不能亲自推导。毕竟，最终的目的只是要能使用其中的代码。本书的组织结构本书由6部分组成。第一部分——3D游戏编程简介。简要地介绍游戏、Windows和DirectX编程，将建立一个虚拟计算机接口，用于创建所有的演示程序。第二部分——3D数学和变换。介绍各种数学概念，创建一个供本书使用的完整数学库。这部分的最后几章涉及3D图形学、数据结构、相机和线框模式渲染等。第三部分——基本3D渲染。讨论光照、基本着色、隐藏面消除和3D裁剪。第四部分——高级3D渲染。讨论纹理映射、高级光照、阴影以及BSP树、入口等空间划分算法等。第五部分——高级动画、物理建模和优化。介绍动画、运动、碰撞检测、简单物理建模等。另外，还将讨论层次型建模、加载大型游戏世界和众多的优化技术。附带光盘的内容附带光盘包含本书全部的源代码、可执行文件、范例程序、素材、软件程序、音效和技术文章，其目录结构如下。Tricks 3D\SOURCE\T3DIICHAP01\T3DIICHAP02\T3DIICHAP16\TOOLS\GAMES\MEDIA\BITMAPS\3DMODELS\SOUND\DIRECTX\ARTICLES\每个主目录都包含您所需的特定数据，具体情况如下。Tricks 3D：包含其他所有目录的根目录。请阅读README.TXT文件以便了解最后的修改。SOURCE：按章节顺序收录了书中所有的源代码。只需将整个SOURCE\目录拷贝到硬盘上就可以使用。TOOLS：收录了各公司慷慨地允许我放入本光盘的演示版程序。MEDLA：可在您的游戏中随便使用的图像、声音和模型。DIRECTX：最新版本的DirectX SDK。GAMES：大量演示了软件光栅化的共享版2D、3D游戏。ARTICLES：由3D游戏编程领域的许多老手撰写的启迪性文章。附带光盘包含各种程序和数据，因此没有统一的安装程序，您需要自行安装不同的程序和数据。然而，在大多数情况下，只需将SOURCE\目录拷贝到硬盘中就可以了。至于其他程序和数据，可以在需要时安装它们。安装DirectX附带光盘中最重要的、必须安装的部分是DirectX SDK及其运行阶段文件。安装程序位于DIRECTX\目录中，该目录中还有一个README.TXT文件，阐明了最后的修改。注意：必须安装了DirectX 8.1 SDK或更高版本（附带光盘中提供了DirectX 9.0）才能使用本书的源代码。如果不能确定系统中是否已经安装了最新版本的DirectX SDK，请运行安装程序进行确认。编译程序本书的程序是使用Microsoft Visual C++6.0编写的。然而，多数情况下，也可以任何与Win32兼容的编译器进行编译。尽管如此，我还是推荐使用Microsoft VC++或.NET，因为用它们做这类工作最有效率。如果您不熟悉您的编译器集成开发环境（IDE），编译Windows程序时肯定会遇到麻烦。因此，编译程序之前，请务必花些时间来熟悉编译器，至少达到知道如何编译控制台（console）程序“Hello World”的程度。要编译生成Windows Win32.EXE程序，只需将工程的目标程序设置为Win32.EXE，再进行编译。然而，要创建DirectX程序，必须在工程中包含DirectX导入库。您可能认为只要将DirectX库添加到包含路径（Include path）中即可，但这样不行。为避免麻烦，最好手工将DirectX.LIB文件包含到工程中，.LIB文件位于DirectX SDK安装目录中的LIB\目录下。这样将不会出现链接错误。在大多数情况下，需要下面这些文件。DDRAW.LIB：DirectDraw导入库。DINPUT.LIB：DirectInput导入库。DINPUT8.LIB：DirectInput8导入库。DSOUND.LIB：DirectSound导入库。WINMM.LIB：Windows多媒体扩展库。具体使用上述文件时，将更详细地介绍它们；当链接器指出“未知符号（Unresolved Symbol）”错误时，请检查是否包含了这些库。我不想从新手那里再收到有关这方面的电子邮件。除DirectX.LIB文件外，还需要将DirectX.H文件放到头文件搜索路径中。另外，请务必将DirectX SDK目录放在搜索路径列表的最前面，因为很多C++编译器带有旧版本的DirectX，编译器可能在其INCLUDE\目录下找到旧版本的头文件，而使用这些头文件是错误的。正确的位置是DirectX SDK的包含目录，即DirectX SDK安装目录中的INCLUDE\目录。最后，如果读者使用的是Borland产品，请务必使用Borland版本的DirectX.LIB文件，它们位于DirectX SDK安装目录中的BORLAND\目录下。

内容概要

　　《3D游戏编程大师技巧(上、下册)》是游戏编程畅销书作者André LaMothe的扛鼎之作，从游戏编程和软件引擎的角度深入探讨了3D图形学的各个重要主题。全书共分5部分，包括16章的内容。第1～3章简要地介绍了Windows和DirectX编程，创建了一个Windows应用程序模板，让读者能够将精力放在游戏逻辑和图形实现中，而不用考虑Windows和DirectX方面的琐事；第4～5章简要地介绍了一些数学知识并实现了一个数学库，供以后编写演示程序时使用；第6章概述了3D图形学，让读者对之后即将介绍的内容有大致的了解；第7～11章分别介绍了光照、明暗处理、仿射纹理映射、3D裁剪和深度缓存等内容；第12～14章讨论了高级3D渲染技术，包括透视修正纹理映射、Alpha混合、1/z缓存、纹理滤波、空间划分和可见性算法、阴影、光照映射等；第15～16章讨论了动画、运动碰撞检测和优化技术。
　　《3D游戏编程大师技巧(上、下册)》适合于有一定编程经验并想从事游戏编程工作或对3D图形学感兴趣的人员阅读。

作者简介

本书作者Andre LaMothe有25年的计算行业从业经验，拥有数学、计算机科学和电子工程等学位，是20岁时就在NASA做研究工作的少数几人之一。 本书在china-pub上的评价有96条之多，希望该书再版的呼声很高。?

书籍目录

目　录(上册)
第一部分　3D游戏编程简介
第1章　3D游戏编程入门　2
1.1　简介　2
1.2　2D/3D游戏的元素　3
1.2.1　初始化　4
1.2.2　进入游戏循环　4
1.2.3　读取玩家输入　4
1.2.4　执行AI和游戏逻辑　4
1.2.5　渲染下一帧　4
1.2.6　同步显示　5
1.2.7　循环　5
1.2.8　关闭　5
1.3　通用游戏编程指南　7
1.4　使用工具　11
1.4.1　3D关卡编辑器　14
1.4.2　使用编译器　15
1.5　一个3D游戏范例：Raiders 3D　17
1.5.1　事件循环　37
1.5.2　核心3D游戏逻辑　38
1.5.3　3D投影　39
1.5.4　星空　41
1.5.5　激光炮和碰撞检测　41
1.5.6　爆炸　41
1.5.7　玩Raiders3D　41
1.6　总结　41
第2章　Windows和DirectX简明教程　43
2.1　Win32编程模型　43
2.2　Windows程序的最小需求　44
2.3　一个基本的Windows应用程序　48
2.3.1　Windows类　49
2.3.2　注册Windows类　53
2.3.3　创建窗口　53
2.3.4　事件处理程序　55
2.3.5　主事件循环　59
2.3.6　构建实时事件循环　63
2.4　DirectX和COM简明教程　64
2.4.1　HEL和HAL　65
2.4.2　DirectX基本类　66
2.5　COM简介　67
2.5.1　什么是COM对象　68
2.5.2　创建和使用DirectX COM接口　70
2.5.3　查询接口　70
2.6　总结　72
第3章　使用虚拟计算机进行3D游戏编程　73
3.1　虚拟计算机接口简介　73
3.2　建立虚拟计算机接口　75
3.2.1　帧缓存和视频系统　75
3.2.2　使用颜色　78
3.2.3　缓存交换　80
3.2.4　完整的虚拟图形系统　82
3.2.5　I/O、声音和音乐　82
3.3　T3DLIB游戏控制台　83
3.3.1　T3DLIB系统概述　83
3.3.2　基本游戏控制台　83
3.4　T3DLIB1库　89
3.4.1　DirectX图形引擎体系结构　89
3.4.2　基本常量　89
3.4.3　工作宏　91
3.4.4　数据类型和结构　92
3.4.5　函数原型　95
3.4.6　全局变量　99
3.4.7　DirectDraw接口　100
3.4.8　2D多边形函数　103
3.4.9　数学函数和错误函数　110
3.4.10　位图函数　111
3.4.11　8位调色板函数　115
3.4.12　实用函数　118
3.4.13　BOB(Blitter对象)引擎　119
3.5　T3DLIB2 DirectX输入系统　126
3.6　T3DLIB3声音和音乐库　131
3.6.1　头文件　132
3.6.2　类型　132
3.6.3　全局变量　133
3.6.4　DirectSound API封装函数　133
3.6.5　DirectMusic API封装函数　138
3.7　建立最终的T3D游戏控制台　140
3.7.1　映射真实图形到虚拟接口的非真实图形　141
3.7.2　最终的T3DLIB游戏控制台　143
3.8　范例T3LIB应用程序　152
3.8.1　窗口应用程序　152
3.8.2　全屏应用程序　153
3.8.3　声音和音乐　154
3.8.4　处理输入　154
3.9　总结　157
第二部分　3D数学和变换
第4章　三角学、向量、矩阵和四元数　160
4.1　数学表示法　160
4.2　2D坐标系　161
4.2.1　2D笛卡尔坐标　161
4.2.2　2D极坐标　163
4.3　3D坐标系　165
4.3.1　3D笛卡尔坐标　165
4.3.2　3D柱面坐标　168
4.3.3　3D球面坐标　168
4.4　三角学　170
4.4.1　直角三角形　171
4.4.2　反三角函数　172
4.4.3　三角恒等式　173
4.5　向量　173
4.5.1　向量长度　174
4.5.2　归一化　174
4.5.3　向量和标量的乘法　175
4.5.4　向量加法　176
4.5.5　向量减法　176
4.5.6　点积　177
4.5.7　叉积　179
4.5.8　零向量　180
4.5.9　位置和位移向量　180
4.5.10　用线性组合表示的向量　181
4.6　矩阵和线性代数　182
4.6.1　单位矩阵　183
4.6.2　矩阵加法　184
4.6.3　矩阵的转置　184
4.6.4　矩阵乘法　184
4.6.5　矩阵运算满足的定律　186
4.7　逆矩阵和方程组求解　186
4.7.1　克来姆法则　188
4.7.2　使用矩阵进行变换　190
4.7.3　齐次坐标　191
4.7.4　应用矩阵变换　192
4.8　基本几何实体　198
4.8.1　点　198
4.8.2　直线　199
4.8.3　平面　202
4.9　使用参数化方程　206
4.9.1　2D参数化直线　206
4.9.2　3D参数化直线　208
4.10　四元数简介　213
4.10.1　复数理论　213
4.10.2　超复数　218
4.10.3　四元数的应用　223
4.11　总结　226
第5章　建立数学引擎　227
5.1　数学引擎概述　227
5.1.1　数学引擎的文件结构　228
5.1.2　命名规则　228
5.1.3　错误处理　229
5.1.4　关于C++的最后说明　229
5.2　数据结构和类型　229
5.2.1　向量和点　230
5.2.2　参数化直线　231
5.2.3　3D平面　232
5.2.4　矩阵　233
5.2.5　四元数　236
5.2.6　角坐标系支持　237
5.2.7　2D极坐标　237
5.2.8　3D柱面坐标　238
5.2.9　3D球面坐标　239
5.2.10　定点数　239
5.3　数学常量　240
5.4　宏和内联函数　242
5.4.1　通用宏　246
5.4.2　点和向量宏　246
5.4.3　矩阵宏　247
5.4.4　四元数　249
5.4.5　定点数宏　249
5.5　函数原型　250
5.6　全局变量　253
5.7　数学引擎API清单　253
5.7.1　三角函数　254
5.7.2　坐标系支持函数　255
5.7.3　向量支持函数　258
5.7.4　矩阵支持函数　266
5.7.5　2D和3D参数化直线支持函数　277
5.7.6　3D平面支持函数　281
5.7.7　四元数支持函数　285
5.7.8　定点数支持函数　293
5.7.9　方程求解支持函数　298
5.8　浮点单元运算初步　300
5.8.1　FPU体系结构　301
5.8.2　FPU堆栈　302
5.8.3　FPU指令集　303
5.8.4　经典指令格式　306
5.8.5　内存指令格式　306
5.8.6　寄存器指令格式　307
5.8.7　寄存器弹出指令格式　307
5.8.8　FPU范例　307
5.8.9　FLD范例　308
5.8.10　FST范例　308
5.8.11　FADD范例　310
5.8.12　FSUB范例　312
5.8.13　FMUL范例　313
5.8.14　FDIV范例　314
5.9　数学引擎使用说明　315
　　 游戏控制台　317
5.10　关于数学优化的说明　317
5.11　总结　317
第6章　3D图形学简介　318
6.1　3D引擎原理　318
6.2　3D游戏引擎的结构　319
6.2.1　3D引擎　319
6.2.2　游戏引擎　320
6.2.3　输入系统和网络　320
6.2.4　动画系统　321
6.2.5　碰撞检测和导航系统　324
6.2.6　物理引擎　325
6.2.7　人工智能系统　326
6.2.8　3D模型和图像数据库　327
6.3　3D坐标系　328
6.3.1　模型(局部)坐标　328
6.3.2　世界坐标　331
6.3.3　相机坐标　334
6.3.4　有关相机坐标的说明　341
6.3.5　隐藏物体(面)消除和裁剪　342
6.3.6　透视坐标　347
6.3.7　流水线终点：屏幕坐标　356
6.4　基本的3D数据结构　363
6.4.1　表示3D多边形数据时需要考虑的问题　363
6.4.2　定义多边形　365
6.4.3　定义物体　369
6.4.4　表示世界　373
6.5　3D工具　374
　　 动画数据和运动数据　375
6.6　从外部加载数据　375
6.6.1　PLG文件　375
6.6.2　NFF文件　378
6.6.3　3D Studio文件　381
6.6.4　Caligari COB文件　387
6.6.5　Microsoft DirectX .X文件　389
6.6.6　3D文件格式小结　389
6.7　基本刚性变换和动画　389
6.7.1　3D平移　389
6.7.2　3D旋转　390
6.7.3　3D变形　392
6.8　再看观察流水线　393
6.9　3D引擎类型　394
6.9.1　太空引擎　394
6.9.2　地形引擎　395
6.9.3　FPS室内引擎　396
6.9.4　光线投射和体素引擎　397
6.9.5　混合引擎　398
6.10　将各种功能集成到引擎中　399
6.11　总结　399
第7章　渲染3D线框世界　400
7.1　线框引擎的总体体系结构　400
7.1.1　数据结构和3D流水线　401
7.1.2　主多边形列表　403
7.1.3　新的软件模块　406
7.2　编写3D文件加载器　406
7.3　构建3D流水线　414
7.3.1　通用变换函数　414
7.3.2　局部坐标到世界坐标变换　420
7.3.3　欧拉相机模型　423
7.3.4　UVN相机模型　426
7.3.5　世界坐标到相机坐标变换　437
7.3.6　物体剔除　440
7.3.7　背面消除　444
7.3.8　相机坐标到透视坐标变换　446
7.3.9　透视坐标到屏幕(视口)坐标变换　451
7.3.10　合并透视变换和屏幕变换　455
7.4　渲染3D世界　457
7.5　3D演示程序　461
7.5.1　单个3D三角形　461
7.5.2　3D线框立方体　464
7.5.3　消除了背面的3D线框立方体　466
7.5.4　3D坦克演示程序　467
7.5.5　相机移动的3D坦克演示程序　470
7.5.6　战区漫步演示程序　472
7.6　总结　476
目　录(下册)
第三部分　基本3D渲染
第8章　基本光照和实体造型　478
8.1　计算机图形学的基本光照模型　478
8.1.1　颜色模型和材质　480
8.1.2　光源类型　487
8.2　三角形的光照计算和光栅化　493
8.2.1　为光照做准备　497
8.2.2　定义材质　498
8.2.3　定义光源　502
8.3　真实世界中的着色　507
8.3.1　16位着色　507
8.3.2　8位着色　507
8.3.3　一个健壮的用于8位模式的RGB模型　508
8.3.4　一个简化的用于8位模式的强度模型　511
8.3.5　固定着色　515
8.3.6　恒定着色　517
8.3.7　Gouraud着色概述　533
8.3.8　Phong着色概述　535
8.4　深度排序和画家算法　535
8.5　使用新的模型格式　540
8.5.1　分析器类　540
8.5.2　辅助函数　543
8.5.3　3D Studio MAX ASCII格式.ASC　546
8.5.4　TrueSpace ASCII.COB格式　548
8.5.5　Quake II二进制.MD2格式概述　557
8.6　3D建模工具简介　558
8.7　总结　561
第9章　插值着色技术和仿射纹理映射　562
9.1　新T3D引擎的特性　562
9.2　更新T3D数据结构和设计　563
9.2.1　新的#defines　564
9.2.2　新增的数学结构　566
9.2.3　实用宏　567
9.2.4　添加表示3D网格数据的特性　568
9.2.5　更新物体结构和渲染列表结构　574
9.2.6　函数清单和原型　577
9.3　重新编写物体加载函数　583
9.3.1　更新.PLG/PLX加载函数　584
9.3.2　更新3D Studio .ASC加载函数　595
9.3.3　更新Caligari .COB加载函数　596
9.4　回顾多边形的光栅化　601
9.4.1　三角形的光栅化　601
9.4.2　填充规则　604
9.4.3　裁剪　606
9.4.4　新的三角形渲染函数　607
9.4.5　优化　612
9.5　实现Gouraud着色处理　613
9.5.1　没有光照时的Gouraud着色　614
9.5.2　对使用Gouraud Shader的多边形执行光照计算　624
9.6　基本采样理论　632
9.6.1　一维空间中的采样　632
9.6.2　双线性插值　634
9.6.3　u和v的插值　635
9.6.4　实现仿射纹理映射　637
9.7　更新光照/光栅化引擎以支持纹理　640
9.8　对8位和16位模式下优化策略的最后思考　645
9.8.1　查找表　645
9.8.2　网格的顶点结合性　646
9.8.3　存储计算结果　646
9.8.4　SIMD　647
9.9　最后的演示程序　647
　　 Raider 3D II　648
9.10　总结　651
第10章　3D裁剪　652
10.1　裁剪简介　652
10.1.1　物体空间裁剪　652
10.1.2　图像空间裁剪　655
10.2　裁剪算法　656
10.2.1　有关裁剪的基本知识　657
10.2.2　Cohen-Sutherland裁剪算法　661
10.2.3　Cyrus-Beck/梁友栋-Barsky裁剪算法　662
10.2.4　Weiler-Atherton裁剪算法　665
10.2.5　深入学习裁剪算法　667
10.3　实现视景体裁剪　667
10.3.1　几何流水线和数据结构　669
10.3.2　在引擎中加入裁剪功能　670
10.4　地形小议　691
10.4.1　地形生成函数　692
10.4.2　生成地形数据　700
10.4.3　沙地汽车演示程序　700
10.5　总结　704
第11章　深度缓存和可见性　705
11.1　深度缓存和可见性简介　705
11.2　z缓存基础　708
11.2.1　z缓存存在的问题　709
11.2.2　z缓存范例　709
11.2.3　平面方程法　711
11.2.4　z坐标插值　713
11.2.5　z缓存中的问题和1/Z缓存　714
11.2.6　一个通过插值计算z和1/z的例子　715
11.3　创建z缓存系统　718
11.4　可能的z缓存优化　734
11.4.1　使用更少的内存　734
11.4.2　降低清空z缓存的频率　734
11.4.3　混合z缓存　736
11.5　z缓存存在的问题　736
11.6　软件和z缓存演示程序　736
11.6.1　演示程序I：z缓存可视化　737
11.6.2　演示程序II：Wave Raider　738
11.7　总结　743
第四部分　高级3D渲染
第12章　高级纹理映射技术　746
12.1　纹理映射——第二波　746
12.2　新的光栅化函数　754
12.2.1　最终决定使用定点数　754
12.2.2　不使用z缓存的新光栅化函数　755
12.2.3　支持z缓存的新光栅化函数　758
12.3　使用Gouruad着色的纹理映射　759
12.4　透明度和alpha混合　765
12.4.1　使用查找表来进行alpha混合　766
12.4.2　在物体级支持alpha混合功能　778
12.4.3　在地形生成函数中加入alpha支持　784
12.5　透视修正纹理映射和1/z缓存　786
12.5.1　透视纹理映射的数学基础　787
12.5.2　在光栅化函数中加入1/z缓存功能　793
12.5.3　实现完美透视修正纹理映射　799
12.5.4　实现线性分段透视修正纹理映射　803
12.5.5　透视修正纹理映射的二次近似　808
12.5.6　使用混合方法优化纹理映射　812
12.6　双线性纹理滤波　814
12.7　mipmapping和三线性纹理滤波　819
12.7.1　傅立叶分析和走样简介　819
12.7.2　创建mip纹理链　822
12.7.3　选择mip纹理　830
12.7.4　三线性滤波　836
12.8　多次渲染和纹理映射　837
12.9　使用单个函数来完成渲染工作　837
12.9.1　新的渲染场境　838
12.9.2　设置渲染场境　840
12.9.3　调用对渲染场境进行渲染的函数　842
12.10　总结　851
第13章　空间划分和可见性算法　852
13.1　新的游戏引擎模块　852
13.2　空间划分和可见面判定简介　852
13.3　二元空间划分　856
13.3.1　平行于坐标轴的二元空间划分　857
13.3.2　任意平面空间划分　858
13.3.3　使用多边形所在的平面来划分空间　858
13.3.4　显示/访问BSP树中的每个节点　861
13.3.5　BSP树数据结构和支持函数　863
13.3.6　创建BSP树　865
13.3.7　分割策略　868
13.3.8　遍历和显示BSP树　876
13.3.9　将BSP树集成到图形流水线中　886
13.3.10　BSP关卡编辑器　887
13.3.11　BSP的局限性　897
13.3.12　使用BSP树的零重绘策略　897
13.3.13　将BSP树用于剔除　899
13.3.14　将BSP树用于碰撞检测　906
13.3.15　集成BSP树和标准渲染　907
13.4　潜在可见集　912
13.4.1　使用潜在可见集　913
13.4.2　潜在可见集的其他编码方法　914
13.4.3　流行的PVS计算方法　915
13.5　入口　917
13.6　包围体层次结构和八叉树　919
13.6.1　使用BHV树　921
13.6.2　运行性能　922
13.6.3　选择策略　923
13.6.4　实现BHV　924
13.6.5　八叉树　931
13.7　遮掩剔除　932
13.7.1　遮掩体　933
13.7.2　选择遮掩物　934
13.7.3　混合型遮掩物选择方法　934
13.8　总结　934
第14章　阴影和光照映射　935
14.1　新的游戏引擎模块　935
14.2　概述　935
14.3　简化的阴影物理学　936
14.4　使用透视图像和广告牌来模拟阴影　939
14.4.1　编写支持透明功能的光栅化函数　941
14.4.2　新的库模块　944
14.4.3　简单阴影　945
14.4.4　缩放阴影　947
14.4.5　跟踪光源　950
14.4.6　有关模拟阴影的最后思考　953
14.5　平面网格阴影映射　954
14.5.1　计算投影变换　954
14.5.2　优化平面阴影　957
14.6　光照映射和面缓存技术简介　958
14.6.1　面缓存技术　960
14.6.2　生成光照图　960
14.6.3　实现光照映射函数　961
14.6.4　暗映射(dark mapping)　963
14.6.5　光照图特效　964
14.6.6　优化光照映射代码　964
14.7　整理思路　965
14.8　总结　965
第五部分　高级动画、物理建模和优化
第15章　3D角色动画、运动和碰撞检测　968
15.1　新的游戏引擎模块　968
15.2　3D动画简介　968
15.3　Quake II .MD2文件格式　969
15.3.1　.MD2文件头　971
15.3.2　加载Quake II .MD2文件　979
15.3.3　使用.MD2文件实现动画　987
15.3.4　.MD2演示程序　995
15.4　不基于角色的简单动画　996
15.4.1　旋转运动和平移运动　997
15.4.2　复杂的参数化曲线移动　998
15.4.3　使用脚本来实现运动　999
15.5　3D碰撞检测　1001
15.5.1　包围球和包围圆柱　1001
15.5.2　使用数据结构来提高碰撞检测的速度　1003
15.5.3　地形跟踪技术　1003
15.6　总结　1004
第16章　优化技术　1005
16.1　优化技术简介　1005
16.2　使用Microsoft Visual C++和Intel VTune剖析代码　1006
16.2.1　使用Visual C++进行剖析　1006
16.2.2　分析剖析数据　1008
16.2.3　使用VTune进行优化　1009
16.3　使用Intel C++编译器　1015
16.3.1　下载Intel的优化编译器　1015
16.3.2　使用Intel编译器　1015
16.3.3　使用编译器选项　1016
16.3.4　手工为源文件选择编译器　1017
16.3.5　优化策略　1017
16.4　SIMD编程初步　1017
16.4.1　SIMD基本体系结构　1019
16.4.2　使用SIMD　1019
16.4.3　一个SIMD 3D向量类　1030
16.5　通用优化技巧　1036
16.5.1　技巧1：消除_ftol()　1036
16.5.2　技巧2：设置FPU控制字　1036
16.5.3　技巧3：快速将浮点变量设置为零　1037
16.5.4　技巧4：快速计算平方根　1038
16.5.5　技巧5：分段线性反正切　1038
16.5.6　技巧6：指针递增运算　1039
16.5.7　技巧7：尽可能将if语句放在循环外面　1039
16.5.8　技巧8：支化(branching)流水线　1040
16.5.9　技巧9：数据对齐　1040
16.5.10　技巧10：将所有简短函数都声明为内联的　1040
16.5.11　参考文献　1040
16.6　总结　1040
第六部分　附录
附录A　光盘内容简介　1042
附录B　安装DirectX和使用Visual C/C++　1044
B.1　安装DirectX　1044
B.2　使用Visual C/C++编译器　1044
B.3　编译提示　1045
附录C　三角学和向量参考　1047
C.1　三角学　1047
C.2　向量　1049
C.2.1　向量长度　1050
C.2.2　归一化　1050
C.2.3　标量乘法　1051
C.2.4　向量加法　1052
C.2.5　向量减法　1052
C.2.6　点积　1053
C.2.7　叉积　1054
C.2.8　零向量　1055
C.2.9　位置向量　1055
C.2.10　向量的线性组合　1056
附录D　C++入门　1057
D.1　C++是什么　1057
D.2　必须掌握的C++知识　1059
D.3　新的类型、关键字和约定　1059
D.3.1　注释符　1059
D.3.2　常量　1060
D.3.3　引用型变量　1060
D.3.4　即时创建变量　1061
D.4　内存管理　1062
D.5　流式输入/输出　1062
D.6　类　1064
D.6.1　新结构　1064
D.6.2　一个简单的类　1065
D.6.3　公有和私有　1065
D.6.4　类的成员函数(方法)　1066
D.6.5　构造函数和析构函数　1067
D.6.6　编写构造函数　1068
D.6.7　编写析构函数　1070
D.7　域运算符　1071
　　 在类外部定义成员函数　1071
D.8　函数和运算符重载　1072
D.9　基本模板　1074
D.10　异常处理简介　1075
　　　异常处理的组成部分　1076
D.11　总结　1078
附录E　游戏编程资源　1079
E.1　游戏编程和新闻网站　1079
E.2　下载站点　1079
E.3　2D/3D引擎　1080
E.4　游戏编程书籍　1080
E.5　微软公司的Direct X多媒体展示　1081
E.6　新闻组　1081
E.7　跟上行业的步伐　1081
E.8　游戏开发杂志　1081
E.9　Quake资料　1082
E.10　免费模型和纹理　1082
E.11　游戏网站开发者　1082
附录F　ASCII码表　1083

章节摘录

版权页：   插图：   1.朝向问题 最后，作者想讨论一下模型坐标系下的朝向问题。朝向指的是必须有某种定义（加载）3D模型的约定，否则将无法确定前面或上面是哪一向。例如，假设您在3D游戏中定义了如图6.14所示的两个物体。其中宇宙飞船的前面指向负2轴，上面为正Y轴；而机器人的前面为正z轴。您发现了其中的问题吗？ 对于朝向问题，处理方式有两种。第一种方法是，在建模阶段采用一种约定，规定所有模型的前方都必须是+z轴，上方为+y轴（也可以采用其他约定，只需统一即可）。第二种方法是，采用自己喜欢的方式建立物体模型，但让软件计算每个物体的主轴（最长的轴），并使之与+z轴平行，然后计算第二个主轴，并使之与+y轴平行。这样，不管加载时物体的朝向如何，物体的朝向都是合理的。作者的建议是，使用一种建模约定，而不要让软件去处理这项工作，因为软件只能考虑几何形状，而无法知道物体实际上看起来像什么。 在有些2000年以后推出的新型汽车（尤其是新型雷鸟）中，前脸看起来像后面。加载这种汽车模型时，很容易弄错朝向，导致驾驶汽车时实际上是在倒车。 提示：即使在建模时遵循了某种朝向约定，在加载物体时也可能对其进行旋转、缩放或平移。例如，可能有一个名为Load 3D Mesh0的函数，它加载物体，并允许您对物体进行变换。传递给系统的模型坐标将是变换后的坐标。 2.比例问题 模型的比例也是一个问题。在图6.15中，一个模型表示一辆车轮半径为100的汽车，另一个模型表示一辆车轮半径也为100的摩托车。这不合理，因为它们的缩放比例都为1：l，这是不正确的。对于这种问题，一种解决方案是，在建模时使用相同的比例，这可能意味着建模程序中的1个单位总是相当于游戏引擎中的lcm 0另一种解决方案是，建立每个物体模型时，都将模型坐标空间范围设置为1X1×1（归一化坐标），然后在加载模型时对其进行缩放。就个人而言，我总是使用相同的比例来创建所有的模型，这样无论1个单位表示1cm、1m还是1km，模型的大小都相同。

媒体关注与评论

这是向程序员介绍从零开始创建下一代视频游戏所需技能的一本重要著作，很荣幸应邀为其作序。从绘制像素开始介绍创建实时3D引擎的著作并不多。以前，先进技术和Atari公司开发的粗糙游戏形成了鲜明的反差，对此进行反思时发现，我们确实曾致力于提高技术发展水平，但看起来收效甚微。回顾过去，早期的游戏从技术的角度看根本算不上计算机游戏，它们不过是奇特的信号生成器，是使用计数器和基于布尔逻辑的移位寄存器的状态机，由拼凑而成的MSI（中等规模集成）门组成。读者可能还记得我于20世纪70年代开发的第一款游戏——Computer Space，它面世的时间比Intel 4004早了4年，比8080早6年。我曾希望有微处理器来运行它！在那时候，对于任何重要的实时计算而言，典型的时钟速度太慢了。我们开发的第一款使用微处理器的游戏是Asteriods，即使是这样，仍使用了大量的硬件来支持该程序，因为微处理器不能完成软件的所有工作。当前，我们正在通向创建照片级图像的道路上迈进，虽然这种目标还未达到。能够动态地创建这样的图像确实令人兴奋。软件和硬件工具为游戏制作人员提供了非常强大的创建真实感游戏世界、环境和角色的功能。使用这些功能可以缩短游戏制作周期，增加财富，使开发新的游戏项目成为可能。André LaMothe不但谙熟这些技术，还有独特的“游戏感”。多年来，我见过很多精通尖端技术的专家，但缺乏编写优秀游戏必备的游戏感；而其他人有良好的游戏感，却是平庸的程序员。André不但是真正的游戏大师，还是软件大师，这一点在他撰写的每本著作中都表现得淋漓尽致。在我们最近合作开发的一个项目中，André对尖端技术的精通、历史知识的广博以及对早期一些默默无闻游戏的了解之深，给我留下了深刻的印象。更值得一提的是，他竟然只花了19天的时间就为我编写了一款完整的游戏！了解一些成功案例很容易，但对败笔也了如指掌很难。是的，Atari确实有一些糟糕的败笔，但如大家所知，我们也开发了很多著名的经典游戏。希望读者喜欢本书，并以此为跳板，在未来开发出让我流连忘返的优秀游戏。Atari公司创始人Nolan Bushnell

编辑推荐

《3D游戏编程大师技巧(套装上下册)》编辑推荐：Amazon.com好评如潮、游戏编程与3D图形学领域必读必备的重量级著作，全面覆盖3D光栅化、算法及实现的高级技术。姚晓光、史晓明、沙鹰等专业人士重磅推荐。

名人推荐

《3D游戏编程大师技巧》由浅入深地介绍了3D图形学基础知识及其在游戏开发中的应用。本书是《Windows游戏编程大师技巧（第2版）》的姊妹篇，但是内容专注于3D编程，层次也更深一些。但作者André LaMothe一向善于把复杂问题简单化，因此，读者可以较为轻松地读懂本书，并掌握3D图形编程的核心技能。 ——腾讯游戏琳琅天上工作室总经理 姚晓光（NPC6）André LaMothe的这本书立足于3D软件图形编程，讲的不是如何利用现有接口实现，而是如何自行实现的方法。本书不需要有很深的3D几何知识，通篇会逐步带你学习3D图形学的基础知识和用法，并且拥有很详细的实现细节。对于希望更深入学习3D图形应用开发的人来说，建议好好读一读这本书。 ——BigWorld高级软件工程师 史晓明（polyrandom）《3D游戏编程大师技巧》是一部独一无二的书。与现今充斥市场的各类速成类书籍不同，本书秉承其作者的一贯风格，由浅入深地引领读者进入3D游戏编程的世界，在领会3D游戏编程技巧的同时也打下良好的理论基础。如果您希望有朝一日自行编写3D游戏和引擎，我推荐您将这本书列入基础必读书单。 ——《Windows游戏编程大师技巧（第2版）》译者 沙鹰

用户评论 (总计59条)

•   是继续 第一本 windows 游戏编程大师的续作，但是有在基础上进行了扩展（3D），这本书由于分成上下二册，所以较 第一本 讲的更详细！
•   Windows游戏开发经典书籍，必看之作。。。。
•   想学习一下网络游戏开发,这个还是不错的
•   非常人总是与众不同.作者就是一位这样的独特的人类.他用独特的思维从本书中教导新手怎样进行游戏设计..作为作者的同类.我也非常喜欢他的风格.这本书将是我学习的阶梯了.
•   以前这本书只有影印的渣渣pdf，看着蛋疼。于是就去找其它的有关游戏变成的书，看了那么多，最后还是发现，这本书才是真正需要找的书。总之非常满意，喜欢的就赶紧买吧，以后绝版了后悔都来不及了。
•   这本书不是教你怎样使用Direct3D，而是让你利用高等数学亲自做一个独一无二的3D引擎。需要一些数学基础。但是绝对有阅读价值，非常好的书，还能学数学
•   这本书虽然是十年以前的书了，但是我觉得他适合新手。有些人说，现在已经有硬件实现3D了，但是你会软3D 难道你不会硬件的？这本书讲的是方法和思想。directX已经不重要了
•   书其实介绍的是directX9.0,不是最新的大家需要注意，不过不妨碍学习技术，思想和方法都是大同小异的
•   这本书绝对是经典，对数学要求比有点高.值得收藏.
•   不用多说，大师作品。
•   没得说，这本书是经典中的典中，之前一直是绝版状态，多少人想要买都买不到，跑了各大新华书店也没淘到。这本书再版的时候，终于分成了两册，其实一册实在是太大了，不方便拿！两册方便拿了不说，看得时候也会有动力，不再像以前看了很多结果看过的厚度比也没多少，很无力！
•   再版，经典不容错过
•   有些经典是必读的，你懂得。。
•   非常好的一本书，讲的非常透彻，还有代码实现，
•   以前一直买不到，这次再版终于如愿以偿。
•   有个同学对这方面的书很感兴趣，应该是不错的，帮他买了好几本这种书。
•   还没有开始读，之前在网上看的电子版，感觉不错，才到网上买的。这个版本中有光盘不错。
•   很好很不错，顶一个！学习中....
•   内容稍微老些,不过也是简单易懂,入门必备
•   讲的很全面，可惜内容有点旧
•   #兰陵王妃张含韵#@张含韵多看些演技好的演员演的剧电影什么的看他们是怎么演的多观察磨练演技多看些书沉淀自己加油！一边拍好的戏一边多出好歌！喜欢不画眼影笑眼弯弯像月亮的你！期待不画眼影自然的张含韵女神！你要一直努力一直进步！胜不骄！行如逆水行舟不进则退！含韵每次出来都会进步！有了质感的加强！再加上她的努力！我觉得她能诠释好这个角色！唱好自己的好歌和梦想！不要看中片酬！只要好片就可以演了！记得当初怎么代言蒙牛的！哈哈！也希望你能选个好的剧本！好的剧情！这样才能让观众觉得你演戏好看！
•   还没读，希望学习到很多东西
•   书真的非常不错，性价比很高
•   很好！！对我们来说有帮助。
•   梦寐以求的书籍！~
•   这个真是不错
•   经典就是经典，哈哈哈哈哈哈
•   书不错，物流很给力，满意
•   有点厚了
•   值得收藏，很有参考价值。
•   只是书页弄卷了
•   不错 讲解的非常全面。
•   期待已久，终于拿到了
•   当当网您好。请问书上说随书附送光盘。可是我没有拿到。请问能给我吗。没有光盘这书没法看。
•   之前啃了pdf，这次再版必买。。。
•   没看具体不知道
•   关于3D游戏编程的好书不太多，初学者依样画葫芦，从头到尾过一遍，可以入门了。
•   还“2012年最新”呢?! 拆封了才看到是2003年的书，讲的东西其他很多书都有了，完全是出版社为了完成任务或译者评职称才出的，劝大家有心的还是把这个钱省下来买其他书吧
•   五星仅仅是冲着内容。纸张真不好，味道也很重，可以配套买防毒面具和护目镜再看
•   书的下册中间有很几十页损毁
•   这本经典书终于重印了，虽然这回书的纸质一般般，但就冲它的内容值得打个5星。
•   内容不错，但是校稿的人太不认真，书中错别字一堆居然付印了
•   以前还在上学的时候在学校图书馆看过，带我进入了3D游戏开发世界，后来想买但是书店告知已经绝版了，当时花了几十块复印了中间几章（哎，今年真是祭奠青春的年份啊），没想到现在终于重印了。买一套，虽然内容有些老了（Dx和开发流程在这些年有些变化了），但是里面的思想现在品起来还是很经典。留个儿子（在配上windows游戏编程大师技巧），希望他长大也能爱上编程。至于这本书本事，我相信：只要你浏览到这个页面的都是知道这本书价值的人。
•   其中有20页左右印刷有问题，两页印成同一页
•   哎，看到第四章数学部分，简单的公式各种印刷错诶
•   经典的书，但是纸张是我买过的正版书里最差的，感觉纸张还不如某些盗版书，单说内容打9分，单说纸张 0 分
•   不做評論，哈哈，請大家參考其他人的評論。
•   还可以吧，中文翻译版，以前的经典，现在重新印刷了，但是里面明显的错误还是有的！有时间的可以看看，用C语言写的！C的风格
•   C++程序员，看这本书非常有益但是像我这种C#初级程序员为了了解第一章的代码还要从C++学起C++是高级语言，但是还牵涉了系统底层的知识如果不能了解C++的语言特性，看着本书可能会有点累。
•   这书是经典。收藏一套。
•   很好的一本书，虽然有的地放翻译的不咋地，但还是不错的，书页很新
•   服务还不错，就是收到的时候书皮褶皱了，我这人爱整齐干净，尤其爱书，这里有些遗憾……
•   替人买的，说是不错，还好吧
•   内容有点老，但是书不错，说是用dx8接口用dx9编译，刚开始看到dx8我就傻了，还以为是过时的
•   没有传说的纸张重复问题，纸质一般，但不影响阅读，整体满意.上册大约花了10天看完，发现存在个中错别字，讲述到位详细（甚至有点啰嗦），作者有很好的化繁为简的能力，正在开始看下册
•   终于等到了这个本书的再版，立马买了一本收藏研读
•   字体太小,,内容确实有点过时
•   评分很高的一本
•   可惜光盘碎了